辐射顶板供冷性能测试方法及计算方法史德福1陈华1金梧凤1李炎波

辐射顶板供冷性能测试方法及计算方法

史德福1陈华1金梧凤1李炎波2

1 天津商业大学机械工程学院

2 妥思空调设备（苏州）有限公司

摘要：辐射顶板供冷以其节能、良好的热舒适度、无吹风感、改善室内空气品质、降低峰值能耗、节省建筑空间等优点，已经被越来越多地选作空调末端。辐射顶板供冷市场需求不断增大同时对辐射顶板制冷量的测试提出了更高的要求。本文对两种顶板辐射供冷性能实验测试方法（DIN EN 14240 标准和ANSI/ASHRAE 138 标准）和两种辐射顶板制冷量的计算方法（ASHRAE 手册和BS EN 1264 标准）做了介绍，并对辐射板供冷量的两种实验测试方法和两种计算方法分别做了比较；在按EN 14240 标准搭建的实验台中对金属辐射顶板进行了测试，将辐射板单位面积供冷量两种计算值与实验测试值进行了比较并分析了误差原因。关键词：辐射供冷辐射顶板冷却性能标准

The Performance Testing and Computing Method of Radiant Ceiling

Cooling

1 1 1 2

SHI De-fu 1, CHEN Hua 1, JIN Wu-feng 1, LI Yan-bo 2

1 School of Mechanical Engineering, Tianjin University of Commerce

2 TROX Air Conditioning Components （Suzhou） Co, Ltd.

Abstract: The radiant ceiling cooling has the potential to provide better thermal comfort and air quality without draught sensation, save the architectural space and energy consumption, so it ' s used as a promising air condition tip. The increasing radiant ceiling market demand requires a higher test for radiant ceiling cooling capacity. So in this study two radiant ceiling performance testing methods （DIN EN 14240 Standard and

ANSI/ASHRAE 138） and two radiant ceiling cooling capacity calculation methods （ASHRAE Handbook and BS EN 1264 Standard） were introduced. Two testing methods and two calculation methods were compared respectively and a radiant ceiling cooling performance testing chamber in accordance with the testing standard EN 14240 was used to test the cooling performance of a metal radiant panel. The experimental cooling capacities were compared with the calculated results and the calculation error was analyzed. Keywords: radiant cooling, radiant panel, cooling performance, standards

收稿日期：2012-2-25

作者简介：史德福（1985~），男，硕士研究生；天津市津霸路东口天津商业大学机械工程学院（300134）；E-mail: shidefu1985@

基金项目：韩国国土海洋部尖端城市开发研究项目（Code# '09 R&D A01）

0 引言辐射顶板供冷由于占用空间少，不仅可以用于新建筑也可用于改造工程，顶板辐射制冷量能否满足房间要求是工程师们选用辐射顶板时考虑最多的因素之一，目前国内针对辐射顶板制冷性能的测试方法和制冷量的计算方法都没有相关的标准，而工程师和设计师又迫切需要了解辐射顶板的制冷性能和制冷量。所以本文针对目前的现状,对德国DIN EN 14240 标

准、ANSI/ASDRAE 138 标准、美国ASHRAE 手册和英国BS EN 1264 标准中针对辐射顶板供冷性能的研究部分做了介绍；分别对辐射顶板制冷性能的实验测试方法和计算方法做了详细说明,并对两种实验方法和两种计算方法分别进行了比较；另外根据EN14240 标准搭建的

先用空调将测试室内空气温度和湿度处理 到一定范围内，再根据热平衡原理，使测试 室内干球温

度维持在恒定值， 当达到稳态时 开始测量数据，并计算岀辐射制冷量，最终 得到性能曲线 实验室内部净长宽高不小于 4X 4X 3不大于

6X6M.5，宽长比在 0.9-1.0且高度不大于宽 度 所有内表面温度、气流速度、干球温度、气 压、含湿量、测试顶板与控制面板进岀口处 水温和进

口处的体积流量 液体温度：0.05 C 、室内干球温度：0.2 C 、 表面温度：0.2C 、时间：0.05s 、液体压力： 0.5kPa 、体积流量：0.1%、相对湿度：±>% 内表面发射率不小于 0.9，测试辐射板发射 率不小于0.9 干球温度

采用悬挂方式安装时辐射板距地面 2.44m 或 距顶板0.5m

通过墙体内表面和地板上的控制面板维持 室内热平衡，使测试室内干球温度恒定 顶板热阻为3 m 2K/W ，墙体热阻为2

2 2

m K/W ，地板热阻为 2 m K/W

干球温度24+0.2 C ，控制板温度26+0.5 C ， 测试辐射板22+0.2C

通过计算控制面板的散热量来间接得到辐 射板的

制冷量

半小时内干球温度波动在 ±).5 C 之内 q =二［ZG p (t r - t 」］j A p

描述了辐射制冷量与

三种温差之间

实验台对一种传统金属辐射顶板制冷性能进行了测试 ，得到该辐射板的冷却性能曲线；并将

测试结果与按 ASHRAE 手册和EN 1264标准中给出的计算方法所得结果进行了比较和说 明，分析了计算值与测

试值之间的误差产生的原因。

1辐射顶板制冷量测试方法

辐射顶板制冷量实验测试方法的标准有德国 DIN EN 14240标准和美国ANSI/ASHRAE

Sta ndard 138标准，两个标准中对实验小室、测量方法、实验精度、数据处理等做了详细说 明和规定，通过实

验室实际测试的方法得到辐射顶板的制冷量和性能曲线 ［1~2］

。表1对两种 测试标准做了详细的比较。

表1两种标准实验测试比较

标准 DIN EN 14240

ANSI/ASHRAE Standard 138

原理

用热平衡原理使测试室内黑球温度和空气温

度维持恒定，当达到稳态要求时开始记录数据 并计算辐射制冷量，最终绘制岀辐射板性能曲 线

实验室尺寸

实验室内部地板面积应在 10m 2到21 m 2之间。

宽长比不应小于0.5，内部高度应该在2.7m 到3m 之间

测试内容 黑球温度、围护结构内表面温度、空气温度、

测试顶板进出口处水温、水流量、模拟热源功 率 精度要求

黑球温度：±).1 C 、室内温度：±0.1 C 、内表

面温度：±).1 C 、进出口水温：±).1 C 、水流 量：±).5%、模拟热源功率：1%

发射率要求 内表面发射率大于0.9,模拟热源表面发射率 大于0.9 室内基准点 黑球温度

温度选择 辐射板安装 安装面积大于天花板面积的 70%，距顶板距 要求

离不应超过0.3m

室内热平衡 通过改变模拟热源的功率来维持实验室内热 维持方式 平衡，使测试室内黑球温度和空气温度恒定 维护结构热 透过地面、墙体和天花板表面的平均热流量小 阻

于 0.4W/m 2

室内温度控 实验室内标准温度控制在 22C -27C 之间 制范围

制冷量计算

通过公式直接计算岀辐射板制冷量

稳态条件

在1小时内，黑球温度：0.05 'C,内部空间表 面温度：0.5C ，平均水温：0.05C ，冷却水流 量：1%

制冷量计算 q =Cp qm(t r -小宀

公式

性能曲线描 描述了辐射制冷量与温差之间的比例关系 述 温差

黑球温度与测试辐射板内流体平均温度之间 的差值

从表1中可以看出，虽然两种标准中实验的控制方法、实验精度、测点布置和数量、测 试内容等不尽相同，但实验方法和原理基本相似，最终测试误差均控制在 4%以内。

2辐射顶板制冷量计算方法

德国DIN EN 14240 标准和美国 ANSI/ASHRAE Standard 138 标准对顶板辐射制冷量的 提供了实验室测试方法，美国

ASHRAE 手册和英国BS EN 1264标准中介绍了辐射顶板制